ABB：無化石鋼鐵的發展之路如何實現可持續發展的未來白皮書（24頁）.pdf

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1、白皮書無化石鋼鐵的發展之路如何實現可持續發展的未來2前言目前，全球煉鋼業正經歷著一場歷史性變革，而這種變革需要全球鋼鐵供應鏈上下游企業通力合作，方可獲得成功。本報告旨在深入分析鋼鐵生產過程中需做出變革的根本原因以及無化石鋼的發展路徑。同時，報告還將介紹目前全球鋼鐵制造商和行業同仁如何通過技術創新為行業發展作出重要貢獻。盡管通向凈零排放的過程不可能一蹴而就，但行業在發展過程中也已取得不少可喜的進展。作為鋼鐵及有色金屬行業重要的供應商和合作伙伴，我們堅信，通過緊密合作，鋼鐵業可持續發展的未來一定可以實現。為了推動鋼鐵產業的未來發展，我們與全球具有領先地位的行業伙伴開展合作，共同開發創新性節能減排解

2、決方案，同時優化運營，以期在這一過程中降本增效并提高生產力。對于廣大合作伙伴一如既往的緊密配合以及對本報告的大力支持，我謹代表ABB在此表示由衷的感謝。讓我們砥礪前行，共創無化石鋼鐵的未來。順祝商祺，Frederik EsterhuizenABB鋼鐵及有色金屬業務全球負責人本白皮書獲得了以下行業領先機構的大力支持，謹此表示由衷的感謝：塔塔鋼鐵SSAB安普朗美國鋼鐵技術協會 AIST45678910 1218192021222223 目錄引言鋼鐵生產為何亟需變革？鋼鐵行業脫碳的重要驅動力鋼鐵業低碳發展的技術路徑何為綠色鋼鐵？專家釋疑：“如何定義綠色鋼鐵“？需要克服的障礙全球市場策略與行動規劃瑞典

3、 無化石鋼發展之旅的先行者美國-清潔能源推動綠色鋼鐵發展印度 綠色鋼鐵發展的未來愿景中國 綠色鋼鐵生產的蓬勃發展巴西 在可持續鋼鐵生產領域占據“有利地位”直面挑戰：實現鋼鐵行業可持續發展合作共鑄無化石鋼鐵的未來鋼鐵生產商當前可采取的行動ABB 的2030可持續發展戰略結語術語表參考文獻引言WHITE PAPER:WHAT DOES THE JOURNEY TO FOSSIL-FREE STEEL LOOK LIKE?4現代社會的基礎設施建設離不開以可持續鋼鐵為基礎的現代解決方案。鋼鐵是世界上最有價值、應用最廣和最?；厥绽玫牟牧现?。憑借高比強度、可鍛性和成本效益優勢，鋼鐵被認為是公共基礎設施

4、（如建筑物、橋梁和鐵路）以及車輛和家電制造等領域不可或缺的材料。由于鋼鐵具有經久耐用的特性，因此被視為實現可持續發展的重要材料。但為了實現凈零碳排放目標并保證鋼鐵可作為對環境無害的資源，我們需要對煉鋼過程本身進行徹底變革，以最終實現鋼鐵行業的綠色發展。本報告就如何實現無化石鋼鐵的工業發展路徑進行研究，并介紹何為綠色鋼鐵，同時闡述這一概念對全球發展的意義。本報告還將概述當前鋼鐵生產所面臨的挑戰，并分析綠色鋼鐵生產的全球發展趨勢，包括瑞典、美國、印度、巴西和中國等主要鋼鐵生產市場。重要的是，此報告不僅涵蓋了與SSAB、塔塔鋼鐵和安普朗等鋼鐵行業領先生產企業專家的訪談內容，同時也包括來自美國鋼鐵技術

5、協會以及技術提供商ABB等機構的專家觀點。WHITE PAPER:WHAT DOES THE JOURNEY TO FOSSIL-FREE STEEL LOOK LIKE?5鋼鐵的生產過程目前鋼鐵制造過程中碳排放和能源消耗量巨大。全球范圍內，鋼鐵行業約占全球能源需求的8%，產生二氧化碳排放占全球總排放量的7%到9%，這其中大部分排放來自燃煤1,2。為了滿足巴黎協定的氣候變化標準以及將全球升溫較工業化前水平控制在1.5C以內的目標，鋼鐵行業必須在2050年之前實現凈零排放的目標3,4。而基于全球鋼鐵需求到2050年將增長30%這一預期，鋼鐵行業亟需進行徹底的變革5。然而，鋼鐵行業進行低碳轉型面臨

6、著巨大挑戰，這是因為“碳”對于目前的煉鋼而言是不可或缺的一部分。問題并不在于缺少相應的技術解決方案，而在于向低碳技術轉型所涉及的成本與復雜性。因此，鋼鐵行業被歸為六大“難以脫碳”的行業之一6。如要了解鋼鐵行業脫碳的難度，必須先知曉鋼鐵生產的方法。鋼鐵可以通過鐵礦石或回收的廢鋼來生產，而這些原料決定了鋼鐵是初級鋼（主要由鐵礦石組成）還是再生鋼（由廢鋼組成）。這些分類還與煉鋼的方法相關：初級鋼的冶煉絕大部分是通過一體式高爐轉爐(BF-BOF)進行，而再生鋼的冶煉則使用電弧爐(EAF)進行。根據世界鋼鐵協會(WSA)的數據，目前有71%的鋼鐵是采用高爐轉爐(BF-BOF)工藝生產，剩余29%的鋼鐵是

7、采用電弧爐(EAF)工藝生產7。這兩種方法的主要區別在于生產過程中使用的原材料。傳統的BF-BOF方法使用煤作為還原劑、能源和最終產品中的碳源。由于其對煤的大量消耗，BF-BOF技術在鋼鐵生產過程中碳排放量非常高。相比之下，EAF技術使用回收的鋼鐵和電力，其能耗僅為BF-BOF技術的八分之一8。鋼鐵生產為何亟需變革？6白皮書：無化石鋼鐵的發展之路鋼鐵行業脫碳的重要驅動力1.監管要求世界各國政府都在加強對溫室氣體(GHG)排放的監管。在歐洲，歐洲氣候法已將“歐洲綠色協議”中制定的目標正式寫入相關法律，包括2030年將溫室氣體排放量降低55%的過渡性目標9。此外，政府間的貿易安排也會對鋼鐵行業的相

8、關標準產生影響，比如目前歐盟與美國正在就鋼鐵與鋁行業的相關協議開展磋商，其中就包括對產生高碳排的鋼鐵互加關稅的內容10,11。2.商業因素隨著全球企業紛紛開展脫碳運營以滿足監管法規的減排要求，對無化石鋼鐵的需求日益增長。例如，全球主要汽車生產廠商開始轉向無化石鋼鐵，以便從根本上降低價值鏈層面（范圍3）的碳排放12。3.社會因素無論在世界的哪個角落，人們對環境和氣候變化的話題都更加關注13。同時，圍繞著環保責任的公眾情感也影響著投資者的決策，并出現了可持續發展方面的投資增長趨勢?！皻夂蜃兓瘷C構投資者集團(IIGCC)”便是這樣一個投資機構。該機構由350名成員單位組成，擁有超過55萬億美元的資產

9、14。IIGCC成員致力于開展可持續性融資并采取多項舉措支持負責任的投資，其中就包括一項專門為鋼鐵行業制定的脫碳戰略和行動計劃15。除了滿足巴黎協定的要求外，推動鋼鐵行業脫碳的驅動因素可分為3大類：監管要求、商業因素和社會因素。為了實現將全球溫升控制在1.5C以內的目標，鋼鐵生產正經歷著革命性的行業變革。圖片來源：安普朗7為了實現嚴苛的減排目標，鋼鐵行業必須改變煉鋼的技術方法。需要注意的是，不存在一種放之四海而皆準的單一解決方案，目前有多種技術方案正處于研發過程中。至于選擇哪一種技術方案，很大程度上取決于生產商所處的地理位置以及可用的配套資源。簡而言之，初級鋼的生產可以通過三種途徑實現脫碳：碳

10、捕獲、氫氣或電化學。碳捕獲與封存碳捕獲與封存(CCS)涵蓋多種技術，用于捕獲二氧化碳廢氣并將其封存于一個不能進入大氣的儲存區域。這被看作低碳發展的第一步，可以與傳統的BF-BOF煉鋼技術結合使用。利用氫氣直接還原如果用氫氣代替碳作為煉鋼中的還原劑，產生的唯一排放物就是水，而非二氧化碳。這種利用氫氣進行鋼鐵制造的技術發展與生產“綠”氫的能力相輔相成。綠氫是采用電解技術和無化石電力進行制備的氫氣。如果氫氣是通過天然氣的蒸氣重整進行制備，則必須采用CCS工藝來捕獲排放的CO2。通過這種方式制備的氫氣被稱為“藍”氫。許多鋼鐵生產商采用的一種技術路線是DRI-EAF，通過這種工藝，可以將直接還原鐵(DR

11、I)在電弧爐(EAF)中進行熔化并與可用的廢鋼結合來生產鋼鐵。電化學這是一種基于電解的工藝，使用電能而不是傳統的冶煉來熔化鐵礦石。鋼鐵業低碳發展的技術路徑8何為綠色鋼鐵？“綠色鋼鐵”這一名詞如今已家喻戶曉，通常是指使用低碳排放技術生產的鋼鐵。然而，關于如何定義“綠色鋼鐵”，行業內依然眾說紛紜。比如它是指零碳或零排放的鋼鐵嗎？綠色是否應該包含比單純排放更多的因素？它是指從原材料的最初使用到廢鋼再循環的整個過程都明確不使用化石燃料嗎？需要注意的是，國際能源署(IEA)和世界鋼鐵協會(WSA)等組織在其正式文件中既未定義、也未提及“綠色鋼鐵”這一術語。而世界鋼鐵協會在其氣候變化政策文件中將低碳鋼定義

12、為“使用相關技術和實踐進行制造、其二氧化碳排放明顯低于傳統生產方式的鋼鐵?！?9使用相關技術和實踐進行制造、其二氧化碳排放明顯低于傳統生產方式的鋼鐵 世界鋼鐵協會白皮書：無化石鋼鐵的發展之路9專家釋疑：“如何定義綠色鋼鐵“？美國鋼鐵技術協會執行總監 Ron Ashburn：“就行業如何定義綠色鋼鐵這一問題，業內尚未形成共識。但無論如何定義，綠色鋼鐵都必須切實可行而不是流于空談，可以實施且同時遵循這一名詞的原本內涵即在生產過程中不會加劇對環境的影響。對綠色鋼鐵的定義不應迎合較低標準的群體，而是應設定高標準?！盇BB企業研究中心資深首席專家 Shiva Sander Tavallaey：“鋼鐵生產

13、的最終目標應該是從鐵礦開采到煉鋼、再到使用和回收的全過程都實現凈零碳足跡，這才是真正的綠色鋼鐵。但首先我們必須努力實現煉鋼過程的凈零碳足跡?！盨SAB公司可持續業務副總裁 Thomas Hrnfeldt：“我們更愿意談論非化石鋼鐵，即生產過程中不產生化石二氧化碳排放的鋼鐵?！彼撹F公司企業可持續發展負責人 Amit Kumar：“由于鋼鐵有多種生產方式，并且在實現碳中和的進程中有諸多中間步驟，因此很難定義綠色鋼鐵。對于塔塔鋼鐵而言，我們在努力實現ResponsibleSteel倡議所設定的標準，并采取相應措施以實現2045年碳中和的目標?！卑财绽誓厦拦臼紫瘓绦泄?Frederico Ayr

14、es Lima：“盡管綠色鋼鐵一詞最終意味著生產對環境的影響，但在安普朗，我們更傾向于倡導負責任地生產鋼鐵這一理念，并通過環境、社會和治理(ESG)責任對其進行定義這些責任必須貫穿于生產過程的每一個步驟?！?0白皮書：無化石鋼鐵的發展之路需要克服的障礙實現凈零排放目標充滿挑戰，尤其是像鋼鐵這樣減排艱難的行業，主要挑戰包括：成本無論是通過對現有資產進行改建、迭代升級，還是利用低碳能源，鋼鐵生產向綠色轉型意味著巨大的成本。根據麥肯錫的預測，鋼鐵生產在進行低碳轉型時，前期投資成本將達到4.4萬億美元，到2030年，鋼鐵生產的成本將會比目前增加30%20。氫尚未形成使用規模根據國際能源署(IEA)的數

15、據，綠氫在2030年之后才可實現大規模商業應用目前全球專用氫的生產中僅有不到0.1%來自水電解21。與此同時，人們正在探索藍氫的可行性藍氫是在配備了碳捕獲與封存技術(CCS)的設施中使用化石燃料進行制備的氫。然而，主要挑戰仍在于如何大規模生產以滿足預期的需求。根據國際能源署的可持續發展方案，到2050年，全球對氫的需求將增至287Mt，這意味著較2020年增加400%以上22。綠色電力匱乏為支持電解制鋼或再生鋼制鋼（廢鋼-電弧爐路線）的規模提升，低碳發電量需要大幅增加。為了使其2021年零碳方案能夠順利實施，國際能源署明確，到2030 年，每年風能或太陽能等可再生能源的發電量需要增長12%以上

16、。同時，國際能源署也提到2023年太陽能光伏發電能力呈顯著增長態勢23,24。優質礦石資源有限盡管直接還原鐵-電弧爐(DRI-EAF)技術已經成熟并已在當今投入使用，但這種技術需具有67%以上鐵含量的優質礦石資源（DR級），而目前DR級礦石僅占全球供應量的4%25。此外，麥肯錫的數據研究表明，盡管在未來十年中DRI產量將大幅度擴張，但由于原材料危機，供應將遠遠無法滿足實際需求26。廢鋼資源短缺以目前估算來看，約有85%的可用廢鋼被回收利用27。但即使這個數字達到100%，業已明確的一點是，在短期內供應量仍然較低。目前，廢鋼的數量無法滿足實際需求，而這種短缺的情況預計到2050年都無法改變。獲取

17、無化石碳和石灰的途徑碳和石灰是鋼鐵生產的重要成分。其中碳是所有鋼鐵生產中的必要成分，而生石灰作為煉鋼過程的熔劑以去除鋼中的夾雜物。當前生石灰在生產過程中會排放大量的碳（即從原材料中釋放二氧化碳）。盡管對于生石灰的二氧化碳排放并沒有全球估算數值，但對于歐洲而言，每噸生石灰會產生0.2-0.45噸的二氧化碳排放28。因此，如何生產更環保的碳和生石灰需要好好思考。鋼鐵制造商需要在降低碳足跡的同時，保證生產并供給對現代生活至關重要的材料。11白皮書：無化石鋼鐵的發展之路探尋未來發展之路來自ABB企業研究中心的Stefan Thorburn博士針對上文的問題發表了如下觀點：“盡管鋼鐵行業低碳轉型成本巨大

18、，但從首批供應商的反饋來看，不僅市場對無化石鋼鐵有需求，同時也樂意支付更高昂的采購費用，這在我們看來是向好的趨勢。據了解，鋼鐵生產企業H2 Green Steel已經高價預售出150萬噸的綠色鋼鐵產品29。氫能生產不僅需要規?；?，同時也需要技術發展，我們看到全球已取得了實質性的技術進步請參閱本報告的下一章節，我們將重點介紹瑞典、美國、印度、中國和巴西等國的發展。同時，我們也看到低碳發電市場的增長也創新高。根據2023年全球電力評論的報告，目前風能和太陽能發電量已經占到全球發電總量的12%30。這樣的良好發展態勢需繼續保持。就目前的技術平臺而言，確實面臨著優質礦石短缺的問題。但能源經濟與金融分析

19、研究所(IEEFA)的報告顯示，各個鋼鐵行業的利益相關方也在積極探尋利用普通礦石資源的途徑31。至于廢鋼，目前的一個普遍共識是，為了實現能源轉型，需要開采更多礦產。隨著開采量的增加，可用的廢鋼也將相應增加。此外，在開發無化石碳和石灰方面，我們也看到令人鼓舞的合作正在開展，例如零碳生石灰伙伴關系(ZEQL)32?！盨tefan Thorburn博士ABB瑞典企業研究中心研發工程師WHITE PAPER:WHAT DOES THE JOURNEY TO FOSSIL-FREE STEEL LOOK LIKE?12全球市場策略與行動規劃盡管全球鋼鐵行業面臨的轉型挑戰非常艱巨，但世界各國通過形式多樣的

20、行動表明，鋼鐵產業致力于邁向更加綠色、可持續發展的未來，并已取得諸多具有光明前景的發展。本報告以下章節將重點介紹瑞典、美國、印度、中國和巴西這5個鋼鐵生產市場的發展，并聚焦無化石鋼鐵的技術創新。白皮書：無化石鋼鐵的發展之路13市場聚焦：瑞典瑞典-無化石鋼鐵發展之旅的先行者瑞典的鋼鐵產量在全球市場中占比較小，僅為0.03%（據瑞典鋼鐵協會Jernkontoret33估算）。但瑞典因其發展較早，是公認的邁向綠色鋼鐵之旅的先行者，而且在今后的若干年其先發優勢還將繼續擴大。2021年8月，瑞典公司SSAB向交通、移動和建筑設備供應商沃爾沃集團交付了第一批無化石鋼，向全世界證明生產無化石鋼鐵是切實可行的

21、34。這種無化石鋼是鋼鐵生產商SSAB、國有鐵礦礦業企業LKAB和國有能源企業Vattenfall在HYBRIT計劃下合作完成的成果。HYBRIT項目中的無化石鋼HYBRIT是英文“氫氣突破性煉鐵技術”的縮寫。2016年，三家企業共同啟動了一個試點項目，采用綠氫和無化石電力生產鋼鐵，取代此前由LKAB提供的高品質鐵礦石衍生的焦炭。該試點項目在2021年實現了最初目標事實上，無化石鋼錠在COP26會議上就被眾多與會者傳看，凸顯了該項目的成功35。SSAB將于2026年開始以工業規模生產無化石鋼。此外，該公司為其運營層面設定了極具雄心的脫碳目標。該目標比瑞典政府要求的2045年實現凈零還要提前數年

22、?！癝SAB公司計劃通過一項約500億瑞典克朗（46.5億美元）的大規模投資，在2030年左右發展為一家主要生產無化石鋼的公司，”SSAB可持續發展業務副總裁Thomas Hrnfeldt解釋道，“我們看到這種變革有兩個驅動因素。首先是商業決策的考量客戶有對無化石鋼的需求，我們需要滿足這種不斷增長的需求。其次，我們必須徹底結束二氧化碳排放?！盨SAB的未來發展愿景該公司的愿景是建設一個更強勁、輕盈、可持續發展的世界，所采取的戰略是廢棄任何會產生二氧化碳排放的技術，轉而采用更加環保的技術?！斑@意味著投資于全新的、更綠色的技術和設備，讓現有的高爐等設備成為閑置資產，”Hrnfeldt表示，“另一個

23、前提是獲得足夠數量的無化石電力以及高效的許可流程。我們目前正與地方和國家有關部門密切合作，以解決這些問題?！绷硪患襾碜匀鸬涞木G色鋼鐵公司名為H2 Green Steel。該公司計劃在2025年開始大規模生產綠色鋼鐵，其戰略的關鍵是擁有一個完全集成的、數字化和自動化的綠色無化石工廠和可持續的制氫設施36。SSAB承諾：成為率先向無化石鋼轉型的行業先鋒。圖片來源：SSAB14白皮書：無化石鋼鐵的發展之路市場聚焦：美國美國：清潔能源推動綠色鋼鐵發展美國是世界第四大鋼鐵生產國，鋼鐵產量占全球市場的5%37。從美國國內角度來看，鋼鐵工業產值巨大，經濟產出總額為5200億美元38。根據美國鋼鐵協會(AIS

24、T)的說法，美國鋼鐵是“世界領先的、高能效的鋼鐵產業”，超過70%的美國生產的鋼材是在電弧爐中使用回收的廢鋼制成。幾乎所有美國鋼鐵都是由國內生產的鐵球團制成。同時，天然氣逐漸取代煤炭成為能源來源，從1998年到2018年間，總能源使用量降低了34%39。通脹削減法案推動能源轉型和脫碳2022年通過的通脹削減法案十分重要，已于2023年初生效，該法案被視為美國歷史上最重要的氣候立法40。該法案的規定包括一系列面向美國鋼鐵生產商的激勵措施、計劃和資金，旨在加速向清潔能源經濟轉型并推動鋼鐵這一減排困難行業的脫碳進程。據報道，美國工業很快就可獲得價格低廉的綠氫41。盡管諸多減碳計劃正在執行，但目前由美

25、國最大的板帶生產商Cleveland-Cliffs部署的一項策略還是在綜合使用直接還原鐵（DRI）和熱壓鐵（HBI），并采用電弧爐煉鋼。波士頓金屬公司開發的熔融氧化物電解技術而同時，波士頓金屬公司已成功開發了一種電解工藝熔融氧化物電解(MOE)技術，該技術可從煉鋼方程式中去除碳。相反，MOE利用可再生電力和鐵礦石來生產液態鋼，完全消除了二氧化碳的排放。該公司表示，熔融氧化物電解(MOE)技術是制造綠色鋼鐵的最直接、可擴展的解決方案43。美國鋼鐵協會的執行董事Ron Ashburn表示，制造綠色鋼鐵面臨的最大挑戰是清潔能源的可用性，但基于業已取得的進展，他對未來的發展持樂觀態度。他表示：“我們已

26、經掌握了生產無化石鋼鐵的技術，但目前缺少的是基礎負荷的綠色能源，無論是可用性還是可負擔性上都是如此。當然，這種情況正在改善，只是需要更多的時間來完成轉型。目前，世界各國政府都在積極推動制造業采用綠色能源。我們知道有許多公共部門與私營企業合作的案例，鋼鐵生產商與可再生能源供應商開展合作項目以支持他們的生產。目前正在進行重大創新這對鋼鐵的未來是一件好事?！?5白皮書：無化石鋼鐵的發展之路市場聚焦：印度印度 綠色鋼鐵發展的未來愿景塔塔鋼鐵計劃于2045年實現碳中和。圖片提供：塔塔鋼鐵作為全球第二大鋼鐵生產國，印度在2021年生產了1.181億噸原鋼。鋼鐵產業在印度國民經濟中扮演著重要角色，占總GDP

27、的2%44。由于過度依賴基于煤炭的直接還原(DR)技術并使用陳舊且相對低效的高爐裝置，印度鋼鐵行業相較于國際基準能耗相當大。目前，鋼鐵行業的碳排放占該國總排放量的10%。同時，隨著印度經濟和人口的持續增長，其國內鋼鐵需求也將持續增加。預計到2050年，印度鋼鐵行業的碳排放量將有三倍的增長45。印度鋼鐵產業的脫碳路線圖2022年，印度能源與研究協會(TERI)和能源轉型委員會(ETC)發布了一份印度通往綠色鋼鐵發展的路線圖。該路線圖概述了實現2070年凈零排放的行動計劃指南（政府的全面經濟目標），以及一份更具雄心的2047年實現“自力更生”的方案，根據這一方案，印度將于2050年實現凈零排放46

28、。在上文提到的兩種方案中，都認為替代高爐的主要途徑將是氫氣直接還原，該技術可在2030年開始逐步推廣。此外，路線圖預測，采用熔融氧化物電解(MOE)技術的設備將從2040年開始逐步進行部署。雖然路線圖指出基于廢鋼的電弧爐(EAF)將發揮“日益增長的作用”，但也強調這種增長會受限于廢鋼供應的短缺。路線圖還提到在行業的轉型期間，應盡快淘汰所有基于煤炭的直接還原設施，實現向天然氣的能源過渡，并采用碳捕獲、利用和封存技術(CCUS)。由塔塔鋼鐵開發的HIsarna工藝被寄予厚望，可為轉型提供有力支持，該工藝與傳統的高爐-轉爐法相比，可減排高達20%。HIsarna工藝不使用焦炭、燒結礦或球團等經過處理

29、的礦石，而是將生礦石的粉末形式轉化為液態生鐵，從而制造鋼鐵。如與碳捕獲、利用和封存(CCUS)技術結合使用，這一技術路線可降低80%的碳排放。自2011年以來，塔塔鋼鐵一直在荷蘭的測試工廠中試驗該工藝，并計劃在印度建造第二座工廠，于2030年將HIsarna技術應用于工業規模的生產47。塔塔鋼鐵致力于可持續發展塔塔鋼鐵可持續發展負責人阿米特庫馬爾表示，公司目前正在積極開發鋼鐵生產過程中可替代碳的新技術，但同時也需要解決其他諸多難題，比如資產更新換代的成本問題；碳捕獲、利用和封存技術在印度的可用空間不足等?！拔覀冇懻摰氖寝D換具有30-40年生命周期、成本高昂的設備。對我們而言，淘汰這些高爐，重新

30、購買全新設備或者進行升級改造并不是一件輕松的事情，而同時我們也在等待綠氫的大規模供應。就碳捕獲而言，雖然技術已經存在，但將捕獲的碳隔絕或存儲于何處也是一大難題在印度，沒有很多地方像油田或干井那樣可以用來存放碳。同時，目前利用捕獲的二氧化碳的市場規模也很小?！北M管面臨諸多挑戰，但阿米特庫馬爾對塔塔鋼鐵在2045年實現碳中和的發展目標仍保持樂觀。該公司是ResponsibleSteel的成員，并承諾投資多個項目以實現凈零目標。其中值得一提的項目便是最近進行的氫氣注入試驗，該實驗已取得了令人鼓舞的成果48。他說：“這個實驗是在印度的詹謝普爾旗艦工廠進行的，通過在高爐中注入氫氣的方式來減少煤炭的使用。

31、這是全球首次在高爐中連續注入大量的氫氣。通過這樣的方式，有望在生產每噸生鐵的過程中降低10%的二氧化碳排放?！?6白皮書：無化石鋼鐵的發展之路市場聚焦：中國中國 綠色鋼鐵生產的蓬勃發展中國是全球最大的鋼鐵生產國，也是碳排放量最大的國家（碳排放占全球排放總量的1/3），因此，中國宣布實現碳中和的承諾無疑對遏制全球變暖的趨勢有重大影響49。2021年，中國國家主席習近平對外宣布了碳中和目標的時間節點，并強調了加快向綠色低碳經濟轉型的重要意義。他在聯合國大會上表示：“中國將力爭在2030年實現碳達峰，并在2060年實現碳中和?！蓖瑫r也表示不再對外建設任何新的燃煤電廠項目50。前景樂觀行業知名媒體工控

32、網(gongkong)的市場研究與咨詢業務總經理兼首席分析師陳然表示，中國綠色鋼鐵生產的前景積極樂觀。陳然表示：“中國綠色鋼鐵工廠的未來前景一片光明。目前，國內在建設綠色鋼鐵工廠時重點關注的是降低污染物排放和處理固體廢物的問題，但在能源優化、生產管理、資產管理等領域未來仍有改善空間?！标惾恢赋?，中國擁有眾多冶金企業，企業規模和管理方法不盡相同?！耙虼?，建設綠色鋼鐵工廠應考慮諸如當地條件、時間范圍、長期規劃等問題，先著眼解決基本問題，然后再逐步推進?！贝送?，陳然表示數字化在綠色鋼鐵發展道路上起關鍵作用?！俺藵M足環保標準，更為重要的是迅速建立各個環節的數字化功能，并利用數字工具收集內部企業數據，

33、發現問題并逐步解決問題，”他建議道，“以環保為先，遵循良好的管理實踐，實現能源優化和效率提升將是未來綠色鋼鐵工廠的主要發展路徑之一?！睂毼滗撹F集團計劃2024年建成首個零碳電弧爐與此同時，中國大型鋼鐵生產企業也正對綠氫電弧爐技術進行大宗投資與發展。其中一個例子是，全球最大的鋼鐵生產企業中國寶武鋼鐵集團在廣東省建設了一座以氫為燃料的電弧爐。該項目計劃于2023年底完工，將成為寶武集團首座基于零碳技術的電弧爐51。此外，中國宣化鋼鐵集團日前啟動了全球首個“氫能發展和應用試點項目”，該項目將通過風力和太陽能發電制氫，并將采用新型氫還原技術，包括Tenova Energiron-ZR技術，以替代傳統的

34、高爐鐵水方法52。17白皮書：無化石鋼鐵的發展之路市場聚焦：巴西巴西 在可持續鋼鐵生產領域占據“有利地位”巴西是全球第九大鋼鐵生產國，也是拉丁美洲最大的鋼鐵生產國，該國大部分工業二氧化碳排放來自鋼鐵產業53。值得注意的是，巴西是第二大鐵礦石出口國。根據巴西政府的報告，巴西的鐵礦石質量優于全球同行，鐵含量約為60%54。巴西的脫碳之路E+能源轉型機構（由巴西氣候與社會研究所成立）發布的一份界定報告指出，巴西計劃利用其在木炭和生物質生產工藝、天然氣儲備以及可再生電力生產方面的專業知識，向零碳發展方向邁進55。報告指出：“在技術方面，用天然氣替代直接還原鐵制造(DRI)中的煤炭，可作為全面轉向氫氣使

35、用的過渡。另一方面，溫室氣體減排政策長期以來關注高爐中木炭的使用?？傮w而言，發展清潔電力、豐富的鐵礦石資源和生物質儲備、天然氣供應潛力以及低成本的綠氫將幫助巴西占據一個有利地位”。巴西主要鋼鐵生產商之一安普朗公司已采取了一項三管齊下的脫碳戰略。安普朗南美地區首席執行官Frederico Ayres Lima解釋道，這項戰略包括廢鋼電弧爐組件、低碳能源混合使用技術以及在高爐中使用木炭替代基于煤炭的焦炭。安普朗：木炭的獨特利用“在我們行業中使用木炭確實很獨特，因為安普朗也可被視為一家農業公司，在巴西擁有超過十萬公頃的FSC認證森林。我們利用森林資源制作木炭，將這些木炭作為化石燃料（基于煤炭的焦炭）

36、的天然可再生替代物用于煉鋼工藝，”他說，“與其他競爭對手不同，通過這樣的替代物，可幫助我們完全消除在高爐中使用焦化的焦炭，并使我們的鋼材更加環保?！盠ima表示，公司認識到生產可持續的鋼鐵確實面臨著巨大的挑戰，但同時也蘊藏著無數商機?！斑@就是為何安普朗在2019年便成為全球首家加入新成立的ResponsibleSteel協會的不銹鋼企業。我們在可持續發展的戰略根基便是ResponsibleSteel認證。安普朗的大部分主要工廠已獲得了該認證。對我們來說，這意味著我們需要優化負責任的鋼鐵生產方式，以符合標準中規定的所有環境、社會和治理原則?！盬HITE PAPER:WHAT DOES THE J

37、OURNEY TO FOSSIL-FREE STEEL LOOK LIKE?18功能強大、集成度高的解決方案是逐步淘汰化石燃料的關鍵ABB分布式控制系統800 xA便是這樣一個應用于工廠生產工藝的自動控制和運營數字化平臺。隨著關鍵市場上涌現出越來越多的創新技術，人們逐漸達成共識，在通往綠色鋼鐵的道路上各方的緊密協作至關重要。為了實現碳中和，全球鋼鐵供應鏈的上下游企業，無論是私營企業還是公共部門，都應積極行動起來，協同合作，共同解決核心問題。實現鋼鐵行業的可持續發展需大幅減少廢棄物，降低碳排放，更好地利用資源，大幅提升能源效率，并廣泛采用更清潔的鋼鐵生產技術。數字化是重要的助推劑鋼鐵行業需要通過

38、功能強大、集成度高的解決方案來解決行業面臨的核心問題，并逐步淘汰化石燃料。根據ABB企業研究中心資深首席專家Shiva Sander Tavallaey的說法，實現綠色鋼鐵的未來發展離不開數字化。她表示：“數字化并非僅限于實體間的合作，還涉及優化資源利用和能源管理，以及提供必要的追蹤功能，這樣企業才可以真正承擔起碳減排的責任。要獲得成功，企業需要對來自設備、工藝和系統的數據流進行整合，因為沒有數字化提供的連接與集成，就無法實現可持續發展”。Sander Tavallaey的觀點不只是她的個人判斷。她介紹了一項由ABB主導的國際調研，該調研對全球765名業務與技術部門的決策者進行提問，其中96%

39、的受訪者表示數字化是“實現可持續發展的根基”。此外，調查結果還凸顯了工業物聯網解決方案對實現可持續發展目標所起的重要作用56。JSW Steel公司和ArcelorMittal Construction與ABB合作的成效從積極的一面來看，數字化會帶來諸多優勢，比如提高設備的運行時間、提高生產效率和開發自主運營能力，最終實現可觀的成本節約。這里通過一個實例介紹數字集成方案的優勢ABB為印度鋼鐵生產企業JSW Steel開發智能工廠解決方案。ABB Ability Smart Melt Shop數字化解決方案將多個工藝步驟進行整合，通過鋼包和出鋼系統，實時獲取從冶煉爐至連鑄的過程數據，JSW St

40、eel可更好地預測并優化、降低它們在多爾維工廠(Dolvi Works)的熱能損失。公司預計通過更高效的澆鑄速度、時間的節省和提供額外生產力的舉措，每年可獲得約200萬美元的利潤。而更低的能耗也意味著消耗更少和更低的碳排放57。另一個實例是通過數字化解決方案提升經濟效益并實現可持續發展位于法國Contrisson的ArcelorMittal Construction鋼鐵廠的現代化改造。ABB將安裝部署ABB Ability制造運營管理系統(MOM4Metals)以及輥縫控制(RGC)和自動厚控(AGC)技術，以提高生產力、質量和性能。ArcelorMittal Construction公司工藝

41、和自動化部門負責人Frdric Geoffroy表示，來自ABB的MOM4Metals、RGC/AGC自動化解決方案組合“使我們能夠為客戶提供基于脫碳和可持續鋼鐵的創新解決方案”58。直面挑戰：實現鋼鐵行業可持續發展WHITE PAPER:WHAT DOES THE JOURNEY TO FOSSIL-FREE STEEL LOOK LIKE?19意大利鋼鐵生產商阿維迪(Acciaieria Arvedi)憑借ABB和Tenova提供的創新性技術套件，通過單一電弧爐生產高質量的鋼材，產量極高。圖片來源：TenovaABB的ArcSave通過產生貫穿爐底和耐火材料的行波磁場，降低了電弧爐的總能耗

42、。ABB鋼鐵及有色金屬業務全球負責人Frederik Esterhuizen表示，通過建立合作伙伴關系，可以實現數字化、完全自主的無化石鋼鐵產業。他表示：“ABB正通過合作的方式，將創新技術與ABB現有鋼鐵行業解決方案相結合，來提升我們的能力。例如，ABB與塔塔鋼鐵簽署了諒解備忘錄(MoU)，旨在共同開發降低鋼鐵生產碳足跡的創新模型和技術?！迸c塔塔鋼鐵合作項目的核心便是能源優化，從ABB Ability數字化系統管理的集成電氣化方案開始，逐步過渡到上游工藝中的氫氣替代技術59。ABB與Boliden的合作彰顯循環經濟的意義ABB與瑞典礦業冶煉公司Boliden之間的戰略合作是另一個協作范例，表

43、明不同組織可以通過合作的方式助力鋼鐵產業邁向可持續發展的未來。在本合作中，Boliden公司向ABB提供低碳銅，該創新性的材料可用于制造電磁攪拌(EMS)設備和高能效電機。這項合作是實踐循環經濟的一個典型案例。通過使用Boliden公司的低碳銅，ABB不僅可以減少環境足跡，還可以助力那些使用ABB電磁攪拌(EMS)設備的鋼鐵生產商降低價值鏈層面（范圍3）的碳排放。而同時，ABB可幫助Boliden公司安裝部署更節能的電機（也是用Boliden公司提供的低碳再生銅制造），以支持采礦業的運營脫碳60。合作共鑄無化石鋼鐵的未來ABB與鋼鐵及有色金屬行業供應商Tenova合作，為電弧爐(EAF)運營提

44、供了具有創新性的加料、冶煉和電磁攪拌解決方案。Tenova公司的ConsteelEAF廢鋼連續加料系統由Consteerrer補充，后者是由ABB和Tenova共同開發的電磁攪拌技術，該技術基于ABB獲得專利且經過驗證的ArcSave。目前，意大利鋼鐵生產商阿維迪(Acciaieria Arvedi)運行的高產電弧爐(EAF)已在使用這一具創新性的技術套件并且成效顯著：生產力提高了5%，能耗降低了3.6%，同時提高了廢鋼的利用率61。ABB與Tenova就高產電弧爐開展合作20白皮書：無化石鋼鐵的發展之路鋼鐵生產商當前可采取的行動直接還原鐵-電弧爐(DRI-EAF)鋼鐵生產工藝示意圖直接還原鐵

45、-電弧爐(DRI-EAF)技術路線的實踐本報告介紹了一系列關于鋼鐵生產企業、供應商、合作伙伴為何需要通過合作來實現可持續鋼鐵生產的內容。問題是，鋼鐵生產企業當前可以采取哪些行動呢？報告顯示，如果在電弧爐(EAF)中使用綠氫代替傳統煉鋼高爐中的煤，那么二氧化碳排放可以降低高達95%。上文提到，全球很多國家都在發展該項技術。最近力拓公司和H2 Green Steel公司的一項合作很值得我們關注。力拓將向H2 Green Steel 提供高等級直接還原鐵礦球團，后者將使用綠氫在電弧爐中制造鋼材62。1.在氫能源轉型開始前就著手制定數字化戰略和脫碳路線圖。2.投資面向未來的技術解決方案。這些技術方案不

46、僅可以在現階段降低能耗、成本并減少廢物排放，還可以在未來實現對可用原材料和廢料的靈活利用。我們建議部署自動化、冶金和數字化的解決方案，以最大程度提升資源密集的鋼鐵生產效率。利用現有技術進行軋制廠和處理線的精確過程監控和控制，確保生產出所需的鋼鐵等級，并減少可避免的材料次品。此外，實現全廠電氣化，包括升級高效能的電機和驅動設備，并采用基于數據的能源管理，短至中期內將在減少碳足跡方面發揮關鍵作用。3.確保在能源管理方面具備敏捷和靈活度。能源價格將持續波動。鋼鐵生產商需在用電時采取更加敏捷的行動，并積極嘗試可用的可再生能源，提升企業競爭優勢。4.未雨綢繆，提前做好團隊準備在業務模型和流程轉型前便做好

47、充足的準備，提前做好員工技能提升的工作，并招聘具有數字素養的人才。處理鋼包爐電弧爐連鑄機冷軋氫直接還原鐵技術熱軋21ABB的2030可持續發展戰略ABB的2030可持續發展戰略全面配合、支持聯合國可持續發展目標的實現，明確了積極致力于推動低碳社會、保護資源和促進社會進步的承諾。戰略以有關公正、透明的承諾作為支撐，以ABB行為準則作為基石，構建了公司員工的可持續工作方式63。減少碳排放，向低碳社會邁進 在企業運營層面實現碳中和。ABB致力于與具有影響力的供應商合作，實現供應商減排的目標。提高安全性，實現零傷害 ABB希望實現公司員工和承包商的零傷害，目標逐年降低因事故導致的時間損失。通過循環利用

48、，保護資源 循環利用將涵蓋80%的ABB產品和解決方案。在自身運營中實現零垃圾填埋。推動社會進步 將領導層高管的女性人數翻倍。所在行業員工敬業度排名領先。結語 22 白皮書：無化石鋼鐵的發展之路術語術語解釋BF-BOF高爐轉爐EAF電弧爐CCS碳捕捉與封存GHG溫室氣體CCUS碳捕捉、利用與封存HBI熱壓鐵CO2二氧化碳HYBRIT氫氣突破性煉鐵技術DR直接還原IEA國際能源署DRI直接還原鐵MOE熔融氧化物電解DRI-EAF直接還原鐵-電弧爐WSA世界鋼鐵協會Credit:SSAB綠色鋼鐵對實現可持續發展的未來至關重要，但全球鋼鐵行業需要解決在生產工藝脫碳、轉向無化石技術方面所面臨的重大挑戰

49、。盡管目前全球有一些行動已經展開，但鋼鐵行業需要在全球供應鏈的每個環節開展合作才能取得成功。通過創新與合作，一個綠色鋼鐵的未來一定可以實現。ABB是鋼鐵行業實現可持續轉型方面值得信賴的合作伙伴和技術領先的供應商，可提供一系列集成電氣化、自動化、冶金和數字化解決方案。我們的業務覆蓋全球市場，可為鋼鐵、鋁和其他金屬供應鏈提供完整的服務。憑借我們超過百年的行業積淀，ABB與鋼鐵及有色金屬生產商、原始設備制造商(OEM)和其他供應商合作，開發特定工藝和定制化的解決方案，優化生產、提高質量和安全性，同時向自主工廠和循環經濟發展轉型提供支持。ABB 值得信賴的合作伙伴與行業推動者聯系我們23白皮書：無化石

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